BAB VIII

DAYA DUKUNG TANAH

1. PENGANTAR

Tanah mempunyai sifat yang dapat meningkatkan kepadatan dan

kekuatan gesernya apabila mendapat tekanan. Pada saat suatu beban

yang bekerja pada tanah dan telah melampaui daya dukung batasnya,

sehingga tegangan geser yang ditimbulkan dalam tanah melampaui

kekuatan geser tanah, maka akan berakibat keruntuhan geser pada

tanah itu.

2. TUJUAN INSTRUKSIONAL UMUM

Setelah mempelajari Bab ini, diharapkan dapat memahami dan

mengetahui pengaruh daya dukung tanah terhadap penurunan yang

terjadi sebagai akibat adanya beban atau tekanan yang bekerja pada

lapisan tanah.

3. TUJUAN INSTRUKSIONAL KHUSUS

Setelah mempelajari materi ini, taruna akan dapat :

Memahami dan mengetahui faktor-faktor daya dukung tanah

Memahami dan mengetahui perhitungan daya dukung tanah

Mengetahui besarnya daya dukung pada berbagai jenis tanah.

Mengetahui tegangan tanah yang diperbolehkan.

4. URAIAN MATERI POKOK

4.1 PENDAHULUAN

Mekanika Tanah VIII-1

Daya Dukung Tanah

Tegangan di dalam tanah akan terjadi, bilamana beban-beban

bekerja pada permukaan tanah atau pada suatu

lapisan/kedalaman tertentu di dalam tanah. Karena itu, besarnya

penurunan yang disertai dengan perubahan akibat tekanan

didalam tanah atau tekanan kontak yang bekerja pada

permukaan tanah, salah satunya ditentukan oleh daya dukung

tanah.

Dalam perencanaan pondasi gedung misalnya atau bangunan

lain, ada dua hal utama yang harus diperhatikan, yaitu :

1) Daya dukung tanah; dalam arti apakah tanah yang

bersangkutan cukup kuat untuk menahan beban pondasi

tanpa terjadi keruntuhan akibat menggeser (shear failure).

Tentu saja hal ini sangat tergantung pada kekuatan geser

tanah.

2) Penurunan yang akan terjadi, hal ini tergantung pada macam

tanah (cara menentukan penurunan diterangkan pada Bab

lain)

Dalam bagian ini, yang akan diterangkan adalah hanya mengenai

daya dukung tanah yang dihubungkan dengan kekuatan

gesernya.

Bilamana beban diatas sebuah pondasi ditambah sedikit demi

sedikit, maka pondasi tersebut akan turun. Besarnya penurunan

pada setiap penambahan beban dapat ditentukan, sehingga

dapat dibuat grafik penurunan terhadap beban, seperti contoh

yang diperlihatkan pada Gambar 8.1

Apabila tanah tersebut agak keras atau padat maka grafik

tersebut akan membentuk seperti garis G1 . Dalam hal ini

Mekanika Tanah VIII-2

Daya Dukung Tanah

ternyata bahwa tegangan terbesar yang dapat ditahan pondasi

tersebut adalah sebesar q1.

Tegangan ini disebut daya dukung keseimbangan (ultimate

bearing capacity).

Demikian halnya bila tanah tersebut lunak atau lepas maka

bentuk grafik akan seperti garis G2. Dalam hal ini daya dukung

keseimbangan tidak mempunyai harga tertentu atau tidak

mempunyai batas yang jelas.

Biasanya dalam hal ini diambil harga tegangan pada titik dimana

lengkungan maksimum (maximum curvature) dari grafik tersebut,

yaitu dengan q2 dianggap sebagai daya dukung keseimbangan.

Gambar 8.1 Hubungan Antara Beban dengan

Penurunan Pada Pondasi

Tentu saja adalah kurang praktis kita lakukan percoabaan

pembebanan setiap kali kita perlu mengetahui daya dukung tanah.

Mekanika Tanah VIII-3

Daya Dukung Tanah

Umumnya cara yang dipakai ialah dengan mengambil contoh tanah

asli untuk menentukan kekuatan gesernya di laboratorium.

Selanjutnya nilai kekuatan geser dipakai untuk menghitung daya

dukung tanah dengan mempergunakan salah satu dari beberapa

teori daya dukung yang sudah cukup terkenal. Teori yang paling

sering dipakai adalah teori Terzaghi.

4.2 TEORI DAYA DUKUNG TERZAGHI

Teori daya dukung Terzaghi dimaksudkan misalnya untuk suatu

pondasi langsung yang tidak begitu dalam. Teori ini berdasarkan

pada anggapan bahwa kekuatan geser tanah dapat dinyatakan

dengan rumus :

dimana = kekutana geser tanah

= tegangan normal pada bidang geser

= konstanta kekuatan geser tanah tersebut,

biasanya disebut kohesi (c) dan sudut

perlawanan geser ( )

Cara keruntuhan (failure model) yang dipergunakan dalam teori

Terzaghi ialah seperti terlihat pada Gambar 8.2 (bagian atas)

Dianggap bahwa dasar pondasi tidak licin sehingga gesekan

antara dasar pondasi dengan tanah cukup tinggi. Dengan

demikian bagian ABC (lihat gambar) akan bergerak kebawah

bersama-sama dengan pondasi. Bagian BCD dianggap merupakan

daerah “radial shear” dan bagian BDE merupakan daerah

tekanan tanah pasif.

Mekanika Tanah VIII-4

Daya Dukung Tanah

Kekuatan tanah diatas garis BE tidak diperhitungkan, hanya

beratnya saja yang diperhatikan.

Teori Terzaghi ini menghasilkan sebuah rumus daya dukung

sebagai berikut :

dimana : q = daya dukung keseimbangan

B = lebar pondasi

D = dalam pondasi

= berat isi tanah

c = kohesi

= sudut perlawanan geser.

Nc, Nq dan N adalah factor daya dukung yang

tergantung kepada besarnya sudut perlawanan

geser .

Nilai Nc’, Nq’ dan N terdapat pada Gambar 8.3

Mekanika Tanah VIII-5

Daya Dukung Tanah

Gambar 8.2 Daya Dukung Pondasi

Dari rumus daya dukung sera Gambar 8.2 jelas bahwa sifat

tanah yang perlu diketahui untuk menentukan daya dukung

adalah berat isi () dan konstanta kekuatan geser c dan .

Demikian halnya, jelas juga dari Gambar 8.3 bahwa

bertambahnya harga , maka harga daya dukung bertambah

dengan cepat.

Seperti disebutkan diatas bahwa teori Terzaghi tidak

memperhitungkan kekuatan geser tanah yang terletak diatas

dasar pondasi. Oleh karena itu teori Terzaghi tersebut, hanya

tepat untuk pondasi yang dangkal.

Teori lain yang dimaksudkan, baik untuk pondasi dangkal maupun

untuk pondasi dalam (deep foundation) telah dikemukakan oleh

Meyerhof dengan memperhitungkan kekuatan geser sampai

pada permukaan tanah. Cara keruntuhan (failure mode) yang

dipakai oleh Meyerhof dalam mengembangkan teorinya dapat

dilihat juga pada Gambar 8.2. Dengan demikian teori Meyerhof

berlaku untuk semua macam pondasi, baik pondasi dalam

maupun pondasi dangkal.

Mekanika Tanah VIII-6

Daya Dukung Tanah

Gambar 8.3 Faktor-Faktor Daya Dukung

(menurut Terzaghi)

Teori Meyerhof menghasilkan persamaan-persamaan yang lebih

rumit dari pada rumus Terzaghi dan dalam bagian ini persamaan

Meyerhof tidak dicantumkan. Cukup diketahui saja bahwa rumus

Terzaghi hanya benar-benar tepat bilamana dipakai untuk

pondasi dangkal. Jika dipakai untuk pondasi dalam maka daya

dukung yang diperolehnya akan lebih rendah daripada nilai

sebenarnya.

Rumus Terzaghi juga berlaku untuk pondasi memanjang (strip

foundation).

Pada pondasi lingkaran atau pondasi bujur sangkar, daya

dukungnya agak lebih tinggi.

Untuk pondasi tersebut, Terzaghi mengusulkan rumus-rumus

seperti berikut :

a) Pondasi lingkaran :

Mekanika Tanah VIII-7

Daya Dukung Tanah

dimana R = jari-jari pondasi

b) Pondasi bujur sangkar :

dimana B = lebar pondasi

4.3 DAYA DUKUNG LEMPUNG

Rumus kekuatan geser yang dipakai pada teori daya dukung

menurut Terzaghi diatas, tidak mengandung nilai tegangan air

pori tanah. Rumus kekuatan geser tersebut, yaitu

sebenarnya hanya tepat apabila tidak ada tegangan air pori.

Kalau ada tegangan air pori, maka hal itu harus diperhitungkan.

Untuk lapisan pasir tidak ada kesulitan karena memang tegangan

air pori boleh dianggap selalu tidak ada.

Sedangkan untuk lapisan lempung, pembuatan bangunan

diatasnya akan selalu menimbulkan tegangan air pori, yang mana

tidak akan segera menyusut. Biasanya waktu yang diperlukan

untuk penyusutan tegangan air pori jauh lebih lama dari pada

waktu yang diperlukan untuk mendirikan bangunan diatas lapisan

lempung tersebut. Hal ini berarti bahwa kekuatan geser lempung

tidak akan banyak mengalami perubahan selama masa

pembangunan gedung atau bangunan tersebut. Karena itu daya

dukung lempung biasanya dihitung dengan memakai nilai

kekuatan geser sebelum bangunan didirikan, yaitu kekuatan

geser “undrained”.

Dengan cara tersebut, dianggap nol dan kekuatan geser τ =

c

Mekanika Tanah VIII-8

Daya Dukung Tanah

Kalau = 0 maka rumus Terzaghi menjadi :

Nilai Nc yang paling sering dipakai untuk pondasi diatas

lempung ialah nilai yang diusulkan oleh Skempton. Nilai ini

diberikan dalam Gambar 8.4 untuk berbagai macam bentuk dan

dalam pondasi.

Gambar 8.4 Niali Nc Bilamana = 0 (menurut Skempton)

Nilai-nilai Nc ini diperoleh berdasarkan baik dari teori maupun

dari pengalaman di lapangan.

Untuk pondasi dangkal , nilai Nc mendekati nilai menurut

Terzaghi dan untuk pondasi dalam, mendekati nilai menurut

Meyerhof.

Terlihat dari Gambar 8.4 tersebut, bahwa pada pondasi

lingkaran atau bujur sangkar nilai Nc mendekati 9 bilamana

dalamnya pondasi sudah 4 kali lebih besar daripada lebar

pondasi.

Mekanika Tanah VIII-9

Daya Dukung Tanah

Untuk pondasi persegi diusulkan oleh Skempton rumus yang

berikut :

dimana Ncr = nilai untuk pondasi persegi

Ncs = nilai untuk pondasi memanjang

L = panjang ponadsi

B = lebar pondasi

4.4 DAYA DUKUNG PASIR

Untuk pasir yang tidak mengandung lempung maka c = 0,

sehingga rumus Terzaghi menjadi :

Untuk pondasi pada permukaan tanah :

BN

Jadi dalam hal ini daya dukung (beban per satuan luas) adalah

sebanding dengan lebar pondasi.

Daya dukung juga sebanding dengan berat isi tanah. Hal ini

berarti bahwa tinggi muka air tanah banyak mempengaruhi daya

dukung pasir.

Tanah dibawah muka air mempunyai berat isi efektif yang kira-

kira separuhnya berat isi tanah di atas muka air.

Dengan demikian daya dukung pasir dengan muka air yang

tinggi, menjadi kira-kira separuh daya dukung, apabila muka air

tanah cukup dalam.

Mekanika Tanah VIII-10

Daya Dukung Tanah

4.5 TEGANGAN TANAH YANG DIPERBOLEHKAN.

Nilai daya dukung yang dihitung dengan rumus diatas, adalah

tegangan terbesar yang dapat dipikul diatas tanah tersebut.

Untuk mendapatkan tegangan yang dipakai dalam perencanaan

pondasi nilai ini dibagi dengan faktor keamanan (safety factor)

Nilai yang diperoleh demikian, disebut daya dukung yang

diperbolehkan atau tegangan tanah yang diperbolehkan, yaitu :

Tegangan tanah yang diperbolehkan :

Faktor Keamanan ini biasanya diambil sebesar 3 (tiga).

Mekanika Tanah VIII-11

Daya Dukung Tanah